VLF-Empfänger / -Konverter

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Mich hat interessiert, was mit einfachen Mitteln in den (Radio-) Frequenzbereichen ab 10kHz aufwärts (VLF = very low frequency) empfangbar ist. Dazu habe ich verschiedene Empfänger-Varianten (als Testaufbauten in "ugly-construction"-Bauweise) gebastelt:

Der erste Empfänger deckt den Frequenzbereich von ca. 10kHz bis 500kHz ab. Er ist erstaunlich empfindlich: bedingt durch den hochohmigen Eingang reicht eine kurze Wurfantenne (2m Kabel) völlig aus! Damit sind diverse Zeitzeichen-, Navigations-/Funkfeuer- und Rundfunksender gut zu empfangen. Ein Bisschen Probleme macht bei mir der relativ starke Träger auf 549kHz (Deutschlandfunk), der bei Benutzung einer Langdraht-Antenne (15m) Kreuzmodulation erzeugt.

Deshalb wurde beim 2. Empfänger der Frequenzbereich eingeschränkt (bis 150kHz) und ein etwas steileres Tiefpassfilter mit Saugkreis auf 549kHz am Eingang vorgesehen. Damit sind die Übersteuerungseffekte verschwunden. Gleichzeitig habe ich im ZF-Teil mit einem bandbreitenveränderlichen Cohn-Filter experimentiert. Abgesehen davon, dass sich mit der Bandbreite auch die Mittenfrequenz verschiebt, fünktioniert dieses Filter recht ordentlich.

Und schließlich zum Schluss die Sparvariante: ein Konverter, der den VLF-Frequenzbereich ins 10m-Amateurband verschiebt. Am Ausgang des Konverters wird ein "normaler" Kurzwellenempfänger nachgeschaltet.

Kernstück der Empfänger und des Konverters ist der Diodenringmischer IE500. Die Ansteuerung auf der LO-Seite (local oscillator) sollte nicht weniger als 5 mW betragen (+7dBm = 1,4Vpp an 50 Ohm). Deshalb ist dem Oszillator (VFO) eine lose angekoppelte 2. Stufe nachgeschaltet, die diese Leistung erzeugt.

Die Eingangsstufe mit dem FET J310 ist einigermaßen großsignalfest; der Drainstrom muss dazu entsprechend hoch sein (ca. 20-30mA). Genaues Messen des IP3 (Intercept Point 3. Ordnung) ist mir wegen fehlender Messtechnik leider nicht möglich. Es folgt ein symmetrisches 50-Ohm-Tiefpassfilter, das unerwünschte Frequenzbereiche vom Mischer fernhält. Die Ausgangsseite des Mischers wird durch den Eingangswiderstand der folgenden Stufe halbwegs frequenzunabhängig gleichmäßig belastet (wichtig!).

Das verstärkte ZF-Signal durchläuft das 10,7-MHz-Filter (ca. 10kHz Bandbreite) und wird im folgenden TDA1572 auf 455kHz heruntergemischt, selektiert, verstärkt, geregelt und demoduliert.

Es folgen einige Bilder vom ersten Testaufbau:

Fig. 1: Gesamtüberblick: Testaufbau für die Variante 1

Fig. 2

Fig. 3: Oszillator, Eingangsstufe und Mischer

Fig. 4: ZF-Verstärker und Demodulator mit TDA1572, LM386 als NF-Endstufe.
Oben, etwas links: das 10,7 MHz-ZF-Filter

Fig. 5: Gesamtüberblick: anderer Blickwinkel